4.3.4 Cooling Water Corrosion

4.3.4.1 Description of Damage (क्षति का विवरण)

Cooling Water Corrosion वह प्रक्रिया है जिसमें dissolved salts, dissolved gases, organic compounds या microbiological activity के कारण carbon steel तथा अन्य धातुओं में general corrosion या localized corrosion उत्पन्न होती है।

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4.3.4.2 Affected Materials (प्रभावित सामग्री)

निम्नलिखित सामग्री Cooling Water Corrosion से प्रभावित हो सकती हैं:

• Carbon Steel
• Stainless Steel की सभी grades
• Copper
• Aluminum
• Titanium
• Nickel Base Alloys

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4.3.4.3 Critical Factors (महत्वपूर्ण कारक)

Cooling Water Corrosion और fouling एक-दूसरे से निकटता से जुड़े हुए हैं, इसलिए इनका मूल्यांकन साथ में किया जाना चाहिए। Corrosion की गंभीरता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक हैं:

• Fluid Temperature
• Water Type (Fresh Water, Brackish Water, Salt Water)
• Cooling System Type (Once-through, Open Circulating, Closed Circulating)
• Oxygen Content
• Fluid Velocity

Cooling Water का outlet temperature तथा process side inlet temperature बढ़ने पर corrosion rate और fouling tendency दोनों बढ़ जाती हैं।

पानी में oxygen content बढ़ने से carbon steel की corrosion rate भी बढ़ जाती है।

यदि process side temperature 140°F (60°C) से अधिक हो, तो fresh water systems में scaling की संभावना उत्पन्न हो जाती है। जैसे-जैसे process temperature और cooling water inlet temperature बढ़ते हैं, scaling की संभावना भी बढ़ती जाती है।

Brackish water और salt water systems में outlet temperature लगभग 115°F (46°C) से अधिक होने पर गंभीर scaling हो सकती है।

Fouling निम्न स्रोतों के कारण हो सकती है:

• Mineral deposits (hardness)
• Silt
• Suspended organic materials
• Corrosion products
• Mill scale
• Marine growth
• Microbiological growth

Fluid velocity इतनी होनी चाहिए कि deposits जमा न हों और fouling कम रहे, लेकिन इतनी अधिक भी न हो कि erosion उत्पन्न होने लगे। Velocity limits tube material और water quality पर निर्भर करती हैं।

लगभग 3 fps (1 m/s) से कम velocity होने पर fresh water तथा brackish water systems में fouling, sedimentation और corrosion की संभावना बढ़ जाती है।

यदि condensers या coolers में cooling water को shell side में प्रवाहित किया जाता है, तो dead spots और stagnant areas बन सकते हैं, जिससे localized corrosion तेजी से बढ़ सकती है। इसलिए सामान्यतः cooling water को tube side में चलाना बेहतर माना जाता है।

300 Series Stainless Steel fresh water, brackish water और salt water systems में:

• Pitting Corrosion
• Crevice Corrosion
• Stress Corrosion Cracking (SCC)

से प्रभावित हो सकता है।

Copper-Zinc Alloys में:

• Dezincification
• Stress Corrosion Cracking (यदि ammonia या ammonium compounds उपस्थित हों)

हो सकती है।

ERW Carbon Steel fresh water तथा brackish water service में weld area और heat affected zone (HAZ) में गंभीर corrosion का शिकार हो सकता है।

जब Titanium किसी अधिक anodic material से electrically connected होता है, तब उसमें hydriding embrittlement हो सकती है। यह समस्या सामान्यतः 180°F (82°C) से अधिक तापमान पर दिखाई देती है, हालांकि कम तापमान पर भी हो सकती है।

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4.3.4.4 Affected Units or Equipment (प्रभावित उपकरण)

Cooling Water Corrosion मुख्य रूप से निम्न उपकरणों में चिंता का विषय होती है:

• Water-cooled Heat Exchangers
• Cooling Towers

और यह लगभग सभी औद्योगिक क्षेत्रों में पाई जा सकती है।

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4.3.4.5 Appearance or Morphology of Damage (क्षति का स्वरूप)

Cooling Water Corrosion कई प्रकार की क्षति उत्पन्न कर सकती है, जिनमें शामिल हैं:

• General Corrosion
• Pitting Corrosion
• MIC (Microbiologically Influenced Corrosion)
• Stress Corrosion Cracking
• Fouling

जब dissolved oxygen मौजूद हो, तो carbon steel में सामान्यतः uniform corrosion या general corrosion दिखाई देती है।

Localized corrosion निम्न कारणों से विकसित हो सकती है:

• Under Deposit Corrosion
• Crevice Corrosion
• Microbiological Corrosion

Deposits या crevices की उपस्थिति लगभग सभी प्रभावित धातुओं में localized attack को बढ़ावा देती है।

Nozzle inlet/outlet तथा tube inlet क्षेत्रों में दिखाई देने वाली smooth या wavy corrosion आमतौर पर:

• Flow Induced Corrosion
• Erosion
• Abrasion

के कारण होती है।

ERW Weld Areas में corrosion प्रायः weld fusion line के साथ groove के रूप में दिखाई देती है।

कई मामलों में failure mechanism की पुष्टि करने के लिए tube samples का metallurgical analysis आवश्यक होता है।

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4.3.4.6 Prevention / Mitigation (रोकथाम एवं नियंत्रण)

Cooling Water Corrosion तथा Fouling को उचित:

• Design
• Operation
• Chemical Treatment Program

द्वारा प्रभावी रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।

महत्वपूर्ण उपाय निम्न हैं:

• Process side inlet temperature को 140°F (60°C) से कम रखना।
• Minimum तथा maximum water velocity को नियंत्रित रखना, विशेषकर salt water systems में।
• High chloride content, low velocity, high process temperature या खराब water chemistry वाले systems में metallurgy upgrade करना।
• Heat exchanger tubes की ID और OD की नियमित mechanical cleaning करना।
• अधिकांश परिस्थितियों में cooling water को tube side में ही प्रवाहित करना ताकि stagnant zones न बनें।

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4.3.4.7 Inspection and Monitoring (निरीक्षण एवं निगरानी)

Cooling Water System में निम्न parameters की नियमित monitoring आवश्यक है:

• pH
• Oxygen Content
• Cycles of Concentration
• Biocide Residual
• Biological Activity
• Cooling Water Outlet Temperature
• Hydrocarbon Contamination
• Process Leaks

U-Factor (Heat Exchanger Performance Measurement) की समय-समय पर गणना करने से scaling तथा fouling की स्थिति का पता चलता है।

अन्य निरीक्षण तकनीकें:

• Ultrasonic Flow Meter द्वारा tube velocity की जांच
• EC (Eddy Current Inspection)
• IRIS Inspection
• Representative Tubes को Split करके Internal Examination

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4.3.4.8 Related Mechanisms (संबंधित क्षति तंत्र)

Cooling Water Corrosion निम्न damage mechanisms से संबंधित है:

• Microbiologically Induced Corrosion (MIC) (धारा 4.3.8)
• Chloride Stress Corrosion Cracking (Cl-SCC) (धारा 4.5.1)
• Galvanic Corrosion (धारा 4.3.1)